Radiação e Seus Riscos à Saúde no Ambiente de Trabalho Prof. Dr. Renato M.E. Sabbatini

A constituição elementar do mundo físico Matéria Energia

Matéria versus energia Estável Instável

Matéria e energia E = m c 2 E = energia M = massa C = velocidade da luz

Estrutura da matéria Núcleo Prótons: carga positiva Nêutrons: carga neutra Nêutrons + Prótons = N.º de massa Eletrosfera Elétrons: carga negativa Carga total do átomo igual a zero Íon: átomo com um desbalanço de elétrons e prótons: carga total diferente de zero

O que é energia A capacidade de fazer a matéria mudar ou se mover Energia potencial Energia cinética Átomos ou partículas aceleradas Radioatividade Energia térmica Energia eletromagnética Ondas

Energia a partir do átomo Elétrons Pósitrons Nêutron Prótons + nêutrons Energia Eletromagnética = Fótons

Geração de energia eletromagnética

Definições Básicas O termo radiação vem do latim RADIARE Fenômeno básico em que a energia se propaga através do espaço, podendo ser interceptada pela matéria (átomos). O termo irradiação vem do latim IN e RADIARE Interação entre a matéria e a energia radiante.

Espectro Eletromagnético 10-18 10-14 10-6 10-10 10-2 102 106 1.24.1012 1.24.108 1.24.104 1.24 1.24.10-4 1.24.10-8 1.24.10-12 GAMA RAIOS CÓSMICOS RADIAÇÕES IONIZANTES RADIAÇÕES NÃO IONIZANTES ULTRAVIOLETA LUZ VISÍVEL INFRAVERMELHO RAIOS X MICROONDAS, RADAR, TV TV, ONDAS CURTAS, RÁDIO COMPRIMENTO DE ONDA (METROS) ENERGIA (eV)

Classificação das Radiações CÓSMICA TERRESTRE EXTERNA INTERNA NATURAL ARTIFICIAL ORIGEM ELETROMAGNÉTICA MECÂNICA ONDULATÓRIO CORPUSCULAR NATUREZA

Núcleos Radioatividade Com excesso de energia (radiativo) Núcleos Estável Radioatividade Uma propriedade de alguns átomos (isótopos) que se desintegram espontâneamente, emitindo partículas ou energia Excesso de energia Emitida em forma de matéria: partículas  e  Emitida em forma de ondas eletromagnéticas: radiação 

Radiação, Usos e Efeitos

Classificação por efeito sobre a matéria Radiações ionizantes Radiações não-ionizantes

Radiação Ionizante Energia que, ao encontrar átomos pode produzir íons (átomos ionizados) através da retirada de elétrons de suas órbitas, resultando na formação de um par iônico - o elétron livre (-) e o restante do átomo (+)

Energia versus interação Todo tipo de radiação ionizante, seja partícula ou onda eletromagnética, perde energia nas interações com a matéria Quanto maior a energia da radiação, mais interações é capaz de produzir, portanto maior o percurso até ser totalmente freada, ou seja, maior o alcance

Radiação Ionizante Alfa Raios X Beta Raios gama Elétrons Raios UV PARTICULADA Partículas sub-atômicas com massa: Alfa Beta Elétrons Neutrons NÃO PARTICULADA Ondas EM, sem massa e sem carga: Raios X Raios gama Raios UV

Partículas Alfa Núcleos átomos de hélio 2 neutrons + 2 prótons Carga = +2 Energia = 4 - 8 MeV Propagação limitada: <10cm no ar; 60µm em tecidos Isolamento fácil: papel, pele Alpha Particles (or Alpha Radiation): Helium nucleus (2 neutrons and 2 protons); +2 charge; heavy (4 AMU). Typical Energy = 4-8 MeV; Limited range (<10cm in air; 60µm in tissue); High LET (QF=20) causing heavy damage (4K-9K ion pairs/µm in tissue). Easily shielded (e.g., paper, skin) so an internal radiation hazard. Eventually lose too much energy to ionize; become He.

Partículas Beta Elétrons ejetados em alta velocidade. Carga = (-1) Energia = alguns KeV - 5 MeV. Alcance: aprox. 30 cm/MeV no ar e poucos mm em tecidos corporais. Baixo dano: 6-8 ion pairs/µm em tec. Beta Particles: High speed electron ejected from nucleus; -1 charge, light 0.00055 AMU; Typical Energy = several KeV to 5 MeV; Range approx. 12'/MeV in air, a few mm in tissue; Low LET (QF=1) causing light damage (6-8 ion pairs/µm in tissue). Primarily an internal hazard, but high beta can be an external hazard to skin. In addition, the high speed electrons may lose energy in the form of X-rays when they quickly decelerate upon striking a heavy material. This is called Bremsstralung (or Breaking) Radiation. Aluminum and other light (<14) materials and organo-plastics are used for shielding. Note: Beta particles with an opposite (+) charge are called positrons. These quickly are annihilated by combination with an electron, resulting in gamma radiation (see Pair Production below).

Unidades de Medida Curie Roentgen Medida da radioatividade 1 curie (Ci)=3,7 x 1010 desintegrações / segundo Roentgen Quantidade de radiação produzida por radiação X ou gama 1 Roentgen (R)=2,58 x 10-4 Coulomb/kg

Conceitos Exposição Dose Absorvida Meia Vida Radioativa Quantidade de radiação a qual o corpo é exposto. Dose Absorvida Quantidade de radiação que o corpo absorve. Meia Vida Radioativa Tempo necessário para a radioatividade de um isótopo diminuir 50%.

Radiação Ionizante Criação de radicais livres Criação de moléculas ionizadas Intensidade da Exposição DOSE x TEMPO Conseqüências: Destruição celular Alteração cromossômica: malignidade Alpha particles usually have energies of 4 to 8 million electron volts (MeV). They travel a few centimeters in air and up to 60 microns into tissue. The high energy and short path result in a dense track of ionization along the tissues with which the particles interact. Alpha particles will not penetrate the stratum corneum of the skin, and thus they are not an external hazard. However, if alpha-emitting elements are taken into the body by inhalation or ingestion, serious problems such as cancer may develop. Radium implants (radium-226 and radium-222) are examples of alpha particle emitters that may be used in hospitals. Beta particles interact much less readily with matter than do alpha particles and will travel up to a few centimeters into tissue or many meters through air. Exposure to external sources of beta particles is potentially hazardous, but internal exposure is more hazardous. Examples of beta-particle emitters are the isotopes carbon-14, gold-198, iodine-131, radium-226, cobalt-60, selenium-75, and chromium-51. Protons with energies of a few MeV are produced by high-energy accelerators and are quite effective in producing tissue ionization. The path length of a proton is somewhat longer than that of an alpha particle or equivalent energy. X-rays generally have longer wavelengths, lower frequencies, and thus lower energies than gamma rays. The biologic effects of X-rays and gamma rays are better known than those of any of the other ionizing radiation. X-rays may be encountered during the use of electronic tubes and microscopes. Examples of gamma emitters are cobalt-60, cesium-137, iridium-192, and radium-226.

Intensidade da Radiação Intensidade inversamente proporcional ao quadrado da distância. 1,80 m de ar = 22 cm concreto = 2,5 mm Pb

Radiação Ionizante: Usos Médicos Radiologia Diagnóstica Intensificador de Imagem Tomografia computadorizada Raios-X Angiografia Radiologia odontológica Radiologia Terapêutica: Intervenções Medicina Nuclear: diagnóstica e terapêutica

Exposição e Dose Exposição - (R) Roentgen Dose Absorvida - Rad Quantidade de ionização produzida por uma radiação X ou gama. Dose Absorvida - Rad Rad = Roentgen Absorbed Dose dose absorvida de uma radiação ionizante 1 Gray (Gy) = 100 rads = 1 joule/kg Dose Biológica Equivalente - rem rem = Roentgen Equivalent Man rem = dose (rads) X fator de qualidade 1 Sievert (Sv) = 100 rems. Quantifying Exposure and Dose Exposure: Roentgen 1 Roentgen (R) = amount of X or gamma radiation that produces ionization resulting in 1 electrostatic unit (esu) of charge in 1 cm3 of dry air at STP. Instruments often measure exposure rate in mR/hr. Absorbed Dose: rad 1 rad (Roentgen absorbed dose) = absorption of 100 ergs of energy from any radiation in 1 gram of any material; 1 Gray (Gy) = 100 rads = 1 Joule/kg; Exposure to 1 Roentgen approximates 0.9 rad in air. Dose (in rads) = 0.869(f)(Roentgens) where the f-factor is the ratio of mass energy-absorption coefficient of medium, such as bone, compared to air. Biologically Equivalent Dose: rem Rem (Roentgen equivalent man) = dose in rads x QF, where QF = quality factor. 1 Sievert (Sv) = 100 rems.

Unidades de Medida REM = Roentgen Equivalent Man dose de qualquer radiação ionizante que causará dano biológico ao tecido humano igual ao dano causado por 1 roentgen de raio-X ou raio gama. 1 rem = 0,01 Sievert (SV) 1 mrem (milirem)=10-3 rem = 0,01 mSV

Fontes de Radiação Radiação de fontes naturais USA: 80-200 mrem / ano raios cósmicos: (40 mrem/ano - nível do mar +10 mrem / 300 m) compostos radio-ativos: solo, rochas... isótopo do K em fluidos corporais: partículas beta 5.2.3.2 Sources of Radiation Exposure In the United States, natural radiation results in an estimated average dose of about 125 mrem each year (Hamilton and Hardy 1974). In 1973, NIOSH estimated that medical and dental irradiation of patients in diagnostic and therapeutic procedures produced an average dose of 50 to 70 mrem per person per year in addition to natural radiation (NIOSH 1973c).

Radiações Ionizantes no Ambiente Médico Dispersão de Raios-X causadas pela deflexão ou reflexão do raio principal Emissão de raios gama, por pacientes que estão sendo tratados por radionucleotídeos ou possuem implante terapêutico que emitem radiação gama ou beta 5.2.3.4 Types and Amounts of Radiation Exposures The conditions presented by external radiation sources are entirely different from those presented by internal sources. Radiation can be deposited in the body as a result of accidental skin puncture or laceration and subsequent contact with radioactive material. Once inside the body, radionuclides can be absorbed, metabolized, and distributed throughout the tissues and organs. The extent of the effects of radiation on organs and tissues depends on the energy and type of radiation and its residence time in the body, biological half- life, and the radioactive half-life of the radioisotope. But the principal hazard presented by internal radiation sources is the continuous irradiation of cells. The amount of external radiation received depends on the amount of radiation present, the duration of the exposure, the distance from the source to the worker, and the types of barriers between the source and the worker The effects of radiation from external sources depend on the energy. Unless alpha and beta particles are inhaled or ingested, they are of little concern since they are low energy sources that do not penetrate the outer tissues. Gamma radiation is also rapidly attenuated.

Fonte da Radiação Radiação direta Radiação refletida Equipamento Paciente Superfícies

Efeitos Orgânicos da Radiação Grau de lesão depende: De qual órgão ou tecido Da exposição total: intensidade x tempo Do grau de absorção Efeitos são cumulativos Efeitos agudos Efeitos crônicos Radiation produces acute effects as well as delayed injuries. The degree of radiation damage depends on which organs and tissues are radiated. In general, the effects of radiation exposure are cumulative. 5.2.3.5.1 Acute effects Occupational exposure to ionizing radiation is usually localized and can lead to erythema or radiodermatitis. An acute radiation syndrome episode occurs very rarely. such an episode involved whole-body exposure exceeding 100 roentgens during a very short period. Persons with they syndrome usually suffer from nausea, vomiting, diarrhea, weakness, and shock. Following a latent period of 2 to 14 days, symptoms of fever and malaise occur and hemorrhagic lesions of the skin often appear. By the third week, epilation occurs. Internal and external ulceration may appear over the entire body, and bloody diarrhea may occur. Death may result from severe bone marrow depression if the radiation exposure level is high. If the person survives the toxic stage, recovery usually begins by the fifth or sixth week and is essentially complete after a long period (NIOSH 1977d). A very high dose of radiation can produce symptoms of cerebral edema within minutes and death with 24 hr. 5.2.3.5.2 Chronic effects Evidence continues to accumulate that low levels of radiation can cause biological damage. Researchers differ over the amount of radiation that is hazardous, but any amount of radiation is assumed to involve some risk. Workers should therefore avoid any radiation exposure. Variables such as age, sex, cigarette smoking, genetic makeup, state of health, diet, and endocrine status may modify the effects of ionizing radiation. Ionizing radiation can cause gene mutation and chromosomal alteration; it can also delay or impair ell division and interfere with metabolic processes. Cells that normally divide rapidly (e.g. the blood-forming tissues, skin, gonads, and eye lenses) are usually more severely affected than the slower-dividing cells (e.g. the bones, endocrine glands, and nervous system). Other somatic effects that result from irradiation include several types of cancers (myelogenous leukemia, bone, skin, and thyroid in children) lung and kidney fibrosis, lens opacities, cataracts, aplastic anemia, sterility, radiodermatitis, and shortened life span resulting from accelerated aging. Prenatal radiation exposure may result in prenatal death from leukemia and morphological abnormalities in the developing nervous system or other organ systems. Sex-ratio changes have been noted. Doses of 10 to 19 rem received by human fetuses have been shown to produce small head size; doses above 150 rem have been associated with mental retardation (Beebe 1981; Meyer and Tonascia 1981).

Estágios da interação Estágio físico:  10-14 seg Deposição de energia, excitação e ionização Estágio físico-químico: 10-14 a 10-12 segundos Quebra de ligações, radiólise, formação de radicais livres Estágio químico: 10-12 a 10-7 segundos Quebra de DNA e RNA, toxização, ação sobre enzimas Estágio biológico: 10 segundos a 10 horas Morte celular, inibição da mitose e meiose

Radiação: Efeitos Agudos Eritema e radiodermite. Exposição do corpo: 100 roentgens Náusea, vômito, diarréia, fraqueza e choque Febre Lesões hemorrágicas da pele Ulcerações internas e externas Diarréia sanguinolenta Depressão medular óssea grave e morte. V. HEALTH EFFECTS Generalizations: Biological effects are due to the ionization process that destroys the capacity for cell reproduction or division or causes cell mutation. The effects of one type of radiation can be reproduced by any other type. A given total dose will cause more damage if received in a shorter time period. A fatal dose (600 R) causes a temperature rise of only 0.001 C, and ionization of 1 atom in 100 million. Acute Somatic Effects: Relatively immediate effects to a person acutely exposed. Severity depends on dose. Death usually results from damage to bone marrow or intestinal wall. Acute radiodermatitis is common in radiotherapy; chronic cases occur mostly in industry. ACUTE DOSE(RAD) EFFECT 0-25 - No observable effect 25-50 - Minor temporary blood changes. 50-150 - Possible nausea and vomiting and reduced WBC. 150-300 - Increased severity of above and diarrhea, malaise, loss of appetite. Some death. 300-500 - Increased severity of above and hemorrhaging, depilation. LD50 at 450-500 rads. > 500 - Symptoms appear sooner. LD100 approx. 600 rads.

Radiação: Efeitos Crônicos Fatores que influenciam: Idade, sexo, fumo, genética, dieta, estado endócrino Mutação genética e Alteração cromossômica (+) céls. sangüíneas, pele, gonadas, cristalino (-) ossos, glândulas endócrinas, sist. Nervoso Câncer: leucemia, ósseo, tireóide Fibrose pulmonar e renal Catarata - anemia - esterilidade - radiodermite Delayed Somatic Effects: Delayed effects to exposed person include: Cancer, leukemia, cataracts, life shortening from organ failure (not directly observed in man), and abortion. Probability of an effect is proportional to dose (no threshold). Severity is independent of dose. Doubling dose for cancer is approximately 10-100 rems. Genetic Effects: Genetic effects to off-spring of exposed persons are irreversable and nearly always harmful. Doubling dose for mutation rate is approximately 50-80 rems. (Spontaneous mutation rate is approx. 10-100 mutations per million population per generation.) Critical Organs: Organs generally most suseptible to radiation damage include: Lymphocytes, bone marrow, gastro-intestinal, gonads, and other fast-growing cells. The central nervous system is resistant. Many nuclides concentrate in certain organs rather than being uniformly distributed over the body, and the organs may be particularly sensitive to radiation damage, e.g., isotopes of iodine concentrate in the thyroid gland. These organs are considered "critical" for the specific nuclide. RBE Relative Biological Effectiveness: Ratio that compares the effect on standard cells to the effect of test cells.

Exposição Ocupacional Máximo: 5 rem/ano. Pessoal de radiologia geralmente chega a 0,5 rem/ano (com proteção). Gravidez: limite 0,5 rem. Raio X tórax: paciente = 25 mrem. Exames seriados: paciente = 1 rem Radiation workers in hospitals receive an annual average dose of radiation that ranges from 260 to 540 mrem. Twelve percent of dental personnel had an average annual exposure of 41 mrem, and 98% had exposures of less than 500 mrem (0.5 rem) (National Research Council 1980). Nuclear medicine technicians who assist in many procedures during a single day may have higher exposures than others who handle radioactive materials. For example, technicians involved in nuclear cardiovascular studies can receive exposures of 2.5 mrem/hr (Syed et al. 1982). Radio-pharmaceuticals have been found contaminating the hands, wrists, lab coats, and urine of technicians and laboratory workers studies (Nishiyama et al. 1980). Angiography is an activity of particular concern. Exposures during these procedures have ranged from 1 to 10 mrems inside the lead apron, and eye exposures have ranged up to 57 mrems inside the lead apron, and eye exposures have ranged up to 57 mrem (Santen et al. 1975; Kan et al. 1976; Rueter 1978). 5.2.3.5 Potential Health Effects

Prevenção Treinamento e supervisão Conscientização dos riscos Proteção individual e coletiva Manutenção dos equipamento Procedimentos de emergência Políticas de tratamento de resíduos

ALARA As Low as Reasonably Achievable Tão baixo quanto possível atingir É o objetivo principal do treinamento e da supervisão Monitoração constante e avaliação Respeito aos limites recomendados máximos de exposição Ações programadas em caso de ultrapassar os limites

Treinamento Conscientização dos Riscos Conhecer o equipamento: planejar o seu uso Evitar exposições desnecessárias. Colimação: restringir ao campo necessário. Supervisão por especialista.

Proteção Individual Avental de chumbo: (0,25 - 0,5 mm). Protetor de tireóide. Luvas. Óculos com proteção. Distância mínima de 90 cm do paciente. Uso de dosímetro individual.

Manutenção Manutenção do equipamento: Revisão do material de proteção. Testes de integridade Calibração. Revisão do material de proteção. Rachaduras - vazamento Acompanhamento da dosimetria.

Legislação Proteção Radiológica para Trabalhadores na Área da Saúde Portaria No 453 - 01/06/1998 Secretaria de Vigilância Sanitária Ministério da Saúde Adicional de Periculosidade para Trabalhadores com Radiações Ionizantes Portaria No. 3.393 - 17/12/1987 Ministério do Trabalho Segurança e Saúde no Trabalho em Serviços de Saúde Norma Reguladora 32 Portaria No. 485 – 11/11/2005 Ministério do Trabalho

NR32 – Radiações Ionizantes Obrigatoriedade do Plano de Proteção Radiológica (parte do PPRA e inclusão no PCMSO) Não desobriga normas específicas da CNEN e da ANVISA Trabalhador: conhecer riscos, ser capacitado, usar EPI, exposição mínima, grávidas Programa de Monitoração Individual e de Áreas da Dose de Radiação Ionizante

Programa de Monitoração Dosímetros calibrados, medidos e avaliados por laboratórios credenciadas pelo CNEN Dosimetria mensal, relatório em 24 horas em caso de acidente Em caso de exposição: avaliação clínica, dosimetria citogenética, exames complementares a critério médico Registro individual do trabalhador Serviço de proteção radiológica, com profissional capacitado por cada área Equipamentos de dosimetria especializados

Aspectos ambientais Classificação e sinalização das áreas Tratamento e disponibilização de efluentes e resíduos Normas específicas para: Setor de Radiodiagnóstico Setor de Radiodiagnóstico Odontológico Setor de Braquiterapia Setor de Radioterapia Setor de Medicina Nuclear

Responsabilidade médica Médico do trabalho responsável pelo PCMSO deve estar familiarizado com características, diagnóstico e tratamento das consequencias de exposição à radiação ionizante

Atividades Perigosas Produção, utilização processamento, transporte, guarda, estocagem e manuseio de materiais radioativos, selados e não selados naturais ou artificiais Atividades de operação e manutenção de reatores nucleares Atividades de operação e manutenção de aceleradores de partículas Operação com aparelhos de raios-x, com irradiadores de radiação gama, radiação beta ou radiação de nêutrons Atividades de Medicina Nuclear Descomissionamento de instalações nucleares e radioativas Descomissionamento de minas, moinhos e usinas de tratamento de minerais radioativos

Operações de Irradiação Diagnostico médico e odontológico. Radioterapia. Radiografia industrial, gamagrafia e neutronradiografia. Análise de materiais por difratometria. Testes ensaios e calibração de detectores e monitores e radiação. Irradiação de alimentos. Estabilização de instrumentos médico-hospitalares. Irradiação de espécimes minerais e biológicos . Medição de radiação, levantamento de dados radiológicos, ensaios, testes, inspeções, fiscalização de trabalhos técnicos.

Medicina Nuclear Manuseio e aplicação de radioisótopos para diagnóstico médico e terapia. Manuseio de fontes seladas para aplicação em braquiterapia. Obtenção de dados biológicos de pacientes com radioisótopos incorporados. Segregação, manuseio, tratamento, acondicionamento e estocagem de rejeitos radioativos.